(57)【要約】【課題】  ＰＣＦを出発物質として高性能のレーザ媒体、光ファイバ偏光子、分極反転ファイバなどを製造するさいに利用できるＰＣＦの細孔の充填方法を提供する。【解決手段】ＰＣＦ１０の充填方法は、ファイバ端部の大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…を封じて、ファイバ長手方向において、大径の細孔１２ａ，１２ａよりも小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…が長く封じられた封止末端を形成する工程と、ファイバ長手方向において、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…のみが封じられ大径の細孔１２ａ，１２ａが封じられていない部分１８のＰＣＦをファイバ軸方向に対して垂直に切断して、大径の細孔１２ａを開口させる大径の細孔の開口工程と、大径の細孔の開口工程により開口された大径の細孔１２ａに、開口により形成された開口部１１２ａより大径の細孔用充填剤を充填する大径の細孔の充填工程と含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、
前記光ファイバの端部の前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記大径の細孔よりも前記小径の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、
ファイバ長手方向において、前記小径の細孔のみが封じられ前記大径の細孔が封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該大径の細孔を開口させる大径の細孔の開口工程と、
前記大径の細孔の開口工程により開口された前記大径の細孔に、開口により形成された開口部より大径の細孔用充填剤を充填する大径の細孔の充填工程と
を含む、光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項２】
中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、
前記光ファイバの端部の前記コア及び前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記コアよりも前記複数の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、
ファイバ長手方向において、前記複数の細孔のみが封じられ前記コアが封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該コアを開口させるコアの開口工程と、
前記コアの開口工程により開口された前記コアに、開口により形成された開口部よりコア用充填剤を充填するコアの充填工程と
を含む、光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項３】
中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、
前記光ファイバの端部の前記コア及び前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記コアよりも前記大径の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、
ファイバ長手方向において、前記大径の細孔及び前記小径の細孔が封じられ前記コアが封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該コアを開口させるコアの開口工程と、
前記コアの開口工程により開口された前記コアに、開口により形成された開口部よりコア用充填剤を充填するコアの充填工程と、
前記コアの充填工程の後、前記小径の細孔が封じられ前記大径の細孔が封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該大径の細孔を開口させる大径の細孔の開口工程と、
前記大径の細孔の開口工程により開口された前記大径の細孔に、開口により形成された開口部より大径の細孔用充填剤を充填する大径の細孔の充填工程と
を含む光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項４】
請求項１または３に記載の光ファイバの細孔の充填方法であって、
さらに、前記大径の細孔の充填工程の後、ファイバ長手方向において前記小径の細孔が封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該小径の細孔を開口させる小径の細孔の開口工程と、
前記小径の細孔の開口工程により開口させた前記小径の細孔に、開口により形成された開口部から小径の細孔用充填剤を充填する小径の細孔の充填工程と
を含む光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項５】
請求項１、２または３のいずれか一つに記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記光ファイバの少なくとも一方の端部を溶融することにより、前記複数の細孔及び前記コアを封じる光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項６】
請求項１、２または３のいずれか一つに記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記光ファイバの少なくとも一方の端面を細孔封鎖剤の溶液に浸漬させることにより、前記複数の細孔及び前記コアを封じる光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項７】
請求項１または３に記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記大径の細孔は、前記コアに隣接して且つ該コアを挟んで設けられている光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項８】
請求項１または３に記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記大径の細孔用充填剤は、ホウ素、塩化リチウムまたはアルミニウムである光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項９】
請求項２または３のいずれか一つに記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記コア用充填剤は、テルライトガラス、アルゴンまたはキセノンである光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項１０】
請求項４に記載の光ファイバの細孔の充填方法において、
前記小径の細孔用充填剤は、ホウ素、塩化リチウムまたはアルミニウムである光ファイバの細孔の充填方法。
【請求項１１】
中実のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバであって、
前記大径の細孔及び前記小径の細孔には、充填剤が充填されており、
前記大径の細孔に充填されている充填剤と、前記小径の細孔に充填されている充填剤とは、それぞれ異なる光ファイバ。
【請求項１２】
中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバであって、
前記コア、前記大径の細孔及び前記小径の細孔には、充填剤が充填されており、
前記コアに充填されている充填剤と、前記大径の細孔に充填されている充填剤と、前記小径の細孔に充填されている充填剤とは、それぞれ異なる光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細孔を有する光ファイバの細孔の充填方法及び光ファイバに関し、特にフォトニッククリスタルファイバ（以下、「ＰＣＦ」という。）の細孔の充填方法及び光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中実のコアと、コアを覆い、コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、コアの長手方向に延びてフォトニック結晶構造を構成している少なくとも一つの大径の細孔と大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなるＰＣＦが知られている。また、ＰＣＦには、中空のコアと、コアを覆い、コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、コアの長手方向に延びてフォトニック結晶構造を構成している複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバ（ｈｏｌｌｏｗ  ｃｏｒｅ  ＰＣＦ）も含まれる。
【０００３】
ところで、近年、コアが中実であるＰＣＦのクラッドに設けられている複数の細孔に金属などの光減衰物質を充填することにより、偏光子を製造することが知られている。また、複数の細孔にアルミニウムや塩化リチウム水溶液を充填させることにより、コア部を分極させ、分極光ファイバを製造することが知られている。例えば、特許文献１には、中実のコアを備えたＰＣＦの複数の細孔のうちのいくつかの細孔に、銅やニッケルなどの光減衰物質が充填されている光ファイバが開示されている。細孔に銅やニッケルなどが充填されたこの光ファイバは、光ファイバ偏光子として利用可能であり、コアとなる石英ガラスロッド、クラッドとなる石英キャピラリ及び光減衰物質となる光減衰ロッドを所望の配置となるように束ねて母材を形成し、その母材を加熱延伸により線引きして製造される、と記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、光ファイバの一端部を液状の充填剤に浸漬させて毛細管現象により充填する方法が開示されている。
【０００５】
また、ｈｏｌｌｏｗ  ｃｏｒｅ  ＰＣＦのコアにレーザ媒質を充填し、コアにレーザ媒質などが充填されたＰＣＦをレーザ媒体として利用することも考えられている。
【特許文献１】特開２００４−６７４３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＣＦの細孔に充填する物質として、軟化温度が石英ガラスの軟化温度と大きく異なる物質、例えばテルライトガラスやアルミニウムなどを選択した場合、特許文献１に記載されている製造方法を用いて光ファイバ偏光子を製造すると、母材を加熱延伸したさいに、充填物質中に気泡が生じてしまう虞がある。そして、この気泡が発生してしまうと、光ファイバ偏光子として使用できない部分が発生するために、この製造方法を用いて光ファイバ偏光子を製造すると、その製造歩留まりは悪い。なお、軟化温度とは、その物質が軟らかくなる温度である。
【０００７】
また、特許文献２に記載されている製造方法では、全ての細孔に同一の充填剤が充填されるため、充填後のＰＣＦの用途は限定される虞がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＣＦを出発物質として高性能のレーザ媒体、光ファイバ偏光子、分極反転ファイバなどを製造するさいに利用できるＰＣＦの細孔の充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の光ファイバの細孔の充填方法は、中実のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、前記光ファイバの端部の前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記大径の細孔よりも前記小径の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、ファイバ長手方向において、前記小径の細孔のみが封じられ前記大径の細孔が封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該大径の細孔を開口させる大径の細孔の開口工程と、前記大径の細孔の開口工程により開口された前記大径の細孔に、開口により形成された開口部より大径の細孔用充填剤を充填する大径の細孔の充填工程とを含む。
【００１０】
第２の光ファイバの細孔の充填方法は、中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、前記光ファイバの端部の前記コア及び前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記コアよりも前記複数の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、ファイバ長手方向において、前記複数の細孔のみが封じられ前記コアが封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該コアを開口させるコアの開口工程と、前記コアの開口工程により開口された前記コアに、開口により形成された開口部よりコア用充填剤を充填するコアの充填工程とを含む。
【００１１】
第３の光ファイバの細孔の充填方法は、中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバの細孔の充填方法であって、前記光ファイバの端部の前記コア及び前記複数の細孔を封じて、ファイバ長手方向において、前記コアよりも前記大径の細孔が長く封じられた封止末端部を形成する工程と、ファイバ長手方向において、前記大径の細孔及び前記小径の細孔が封じられ前記コアが封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該コアを開口させるコアの開口工程と、前記コアの開口工程により開口された前記コアに、開口により形成された開口部よりコア用充填剤を充填するコアの充填工程と、前記コアの充填工程の後、前記小径の細孔が封じられ前記大径の細孔が封じられていない部分の前記光ファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該大径の細孔を開口させる大径の細孔の開口工程と、前記大径の細孔の開口工程により開口された前記大径の細孔に、開口により形成された開口部より大径の細孔用充填剤を充填する大径の細孔の充填工程とを含む。
【００１２】
また、第１、３の光ファイバの細孔の充填方法の好ましい方法は、さらに、前記大径の細孔の充填工程の後、ファイバ長手方向において前記小径の細孔が封じられていない部分の前記フォトニッククリスタルファイバを該ファイバ軸方向に対して垂直に切断して、該小径の細孔を開口させる小径の細孔の開口工程と、前記小径の細孔の開口工程により開口させた前記小径の細孔に、該開口部から小径の細孔用充填剤を充填する小径の細孔の充填工程とを含む。
【００１３】
上記の方法では、前記小径の細孔用充填剤は、ホウ素、塩化リチウムまたはアルミニウムであってもよい。
【００１４】
また、第１、２、３の光ファイバの細孔の充填方法では、前記フォトニッククリスタルファイバの少なくとも一方の端部を溶融することにより、前記複数の細孔及び前記コアを封じてもよい。
【００１５】
また、第１、２、３の光ファイバの細孔の充填方法では、前記フォトニッククリスタルファイバの少なくとも一方の端面を細孔封鎖剤の溶液に浸漬させることにより、前記複数の細孔及び前記コアを封じてもよい。
【００１６】
また、第１、３の光ファイバの細孔の充填方法では、前記大径の細孔は、前記コアに隣接して且つ該コアを挟んで設けられていてもよい。
【００１７】
また、第１、３の光ファイバの細孔の充填方法では、前記大径の細孔用充填剤は、ホウ素、塩化リチウムまたはアルミニウムであってもよい。
【００１８】
また、第２、３の光ファイバの細孔の充填方法では、前記コア用充填剤は、テルライトガラス、アルゴンまたはキセノンであってもよい。
【００１９】
また、第１、３の光ファイバの細孔の充填方法の最適な方法では、前記小径の細孔用充填剤は、ホウ素、塩化リチウムまたはアルミニウムであってもよい。
【００２０】
本発明の第１の光ファイバは、中実のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて少なくとも一つの大径の細孔と該大径の細孔よりも径が小さい小径の細孔とを含む複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバであって、前記大径の細孔及び前記小径の細孔には、充填剤が充填されており、前記大径の細孔に充填されている充填剤と、前記小径の細孔に充填されている充填剤とは、それぞれ異なる。
【００２１】
本発明の第２の光ファイバは、中空のコアと、該コアを覆い、該コアの長手方向に延びて設けられ、且つ内部には、該コアの長手方向に延びて複数の細孔が形成されているクラッドとを備えてなる光ファイバであって、前記コア、前記大径の細孔及び前記小径の細孔には、充填剤が充填されており、前記コアに充填されている充填剤と、前記大径の細孔に充填されている充填剤と、前記小径の細孔に充填されている充填剤とは、それぞれ異なる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のＰＣＦの細孔への充填剤の充填方法を用いると、ＰＣＦを出発物質として高性能のレーザ媒体、光ファイバ偏光子、分極反転ファイバなどを製造することができる。また、細孔の径の大きさが異なる細孔には、それぞれ異なる充填剤を充填することができるため、ＰＣＦの全ての細孔に同一の充填剤を充填する場合に比べて、充填剤が充填されたＰＣＦの用途範囲は拡がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。
【００２４】
《発明の実施形態１》
実施形態１では、フォトニッククリスタルファイバ（以下、「ＰＣＦ」という。）１０の構造及びＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａへの充填方法を説明する。
【００２５】
まず、図１を用いて、ＰＣＦ１０の構造を説明する。
【００２６】
ＰＣＦ１０は、図１に示すように、石英ガラスからなる中実のコア１１と、コア１１を覆い、コア１１の長手方向に略平行に延びているクラッド１３とを備えてなる。クラッド１３内部には、一対の大径の細孔１２ａ，１２ａ及び複数の小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…が、長手方向に延びて、且つフォトニック結晶構造を形成して設けられている。そして、大径の細孔１２ａ，１２ａは、コア１１に隣接して且つコア１１を挟んで設けられている。
【００２７】
なお、ＰＣＦ１０の製造方法は特に限定されない。石英ガラスロッド及び複数本の石英キャピラリを用意して最密状に束ねることにより母材を形成し、その母材を加熱延伸することにより線引きして、ＰＣＦ１０を製造してもよい。この場合、石英ガラスロッドはＰＣＦ１０のコア１１に対応し、石英キャピラリはＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に対応する。また、、石英ガラスロッドを用意し、ドリルを用いてロッド横断面に複数の孔を開けることにより母材を形成し、その母材を加熱延伸することにより線引きして、ＰＣＦ１０を製造してもよい。この場合、石英ガラスロッドの横断面における略中央部はＰＣＦ１０のコア１１に対応し、ドリルにより開けられた孔はＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に対応する。また、それ以外の公知の方法を用いて、ＰＣＦ１０を製造してもよい。
【００２８】
次に、図２を用いて、ＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａ，１２ａへの充填剤の充填方法を説明する。なお、図２の左側に示す図はＰＣＦ１０の端面図であり、図２の右側に示す図はＰＣＦ１０の側面部を透視した図である。また、図２に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤が充填されていることを表している。
【００２９】
まず、ＰＣＦ１０の一方のファイバ端部を加熱して溶融させる。すると、一方のファイバ端部においてクラッド１３は溶融され、クラッド１３が溶融されることにより一方のファイバ端部における大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…は封じられ、封止末端が形成される。そして、一方のファイバ端部に与えられた熱は、ファイバ長手方向にある程度伝導し、その熱が伝導したことによりファイバの一方の端部から少し離れた位置のクラッド１３は若干溶融される。ここで、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…は、大径の細孔１２ａ，１２ａよりも径が小さいために封じられやすく、従って、クラッド１３が若干溶融された部分では、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…のみが封じられる。そのため、図２（ａ）に示すように、ＰＣＦ１０の一方のファイバ端部を溶融させることにより、ＰＣＦ１０の一方の端部から若干離れた部分において、ＰＣＦ１０の一方の小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…のみが封じられ大径の細孔１２ａ，１２ａが封じられていない部分１８が形成される。その結果、大径の細孔１２ａ，１２ａが小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…よりも長く形成されることとなる。なお、一方のファイバ端部に与えられた熱は、一方のファイバ端部から充分離れた領域へは全く伝導しないため、その領域におけるクラッド１３は溶融しない。
【００３０】
次に、図２（ａ）に示す小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…のみが封じられ大径の細孔１２ａ，１２ａが封じられていない部分１８をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図２（ｂ）に示すように大径の細孔１２ａ，１２ａを開口させる。
【００３１】
続いて、図２（ｂ）に示す大径の細孔の開口部１１２ａ，１１２ａより大径の細孔用充填剤を注入して、大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤を充填する。例えば、大径の細孔用充填剤としてホウ素を選択すると、ホウ素の残留応力は大きいために充填後のＰＣＦのファイバ横断面における応力分布は異方性を示す。よって、充填後のＰＣＦは偏波保持ＰＣＦとして機能する。なお、図１に示すように、一対の大径の細孔１２ａ，１２ａがコア１１に隣接して且つコア１１を挟んで設けられているため、一対の大径の細孔１２ａ，１２ａにホウ素を充填しなくてもＰＣＦ１０は偏波保持性を有するが、一対の大径の細孔１２ａ，１２ａにホウ素を充填することにより、伝播光の偏波面を安定して保持することができる。また、大径の細孔用充填剤としてアルミニウムを選択すると、アルミニウムの光減衰性は高く且つその導電性は大きいため、充填後のＰＣＦは偏光子、分極反転ファイバまたは偏光子及び分極反転ファイバとして機能する。さらに、大径の細孔用充填剤として塩化リチウム水溶液を選択すると、塩化リチウム水溶液の導電性は大きいため、充填後のＰＣＦは分極反転ファイバとして機能する。ここで、本実施形態において、充填後のＰＣＦとは、大径の細孔に大径の細孔用充填剤が充填されたＰＣＦを意味する。
【００３２】
なお、大径の細孔用充填剤の充填方法は特に限定されない。例えば、液状の大径の細孔用充填剤を用意し、その液状の大径の細孔用充填剤にＰＣＦ１０の一方のファイバ端部を浸漬させることにより（毛細管現象）、大径の細孔１２ａに液状の大径の細孔充填剤を充填してもよい。
【００３３】
また、ＰＣＦ１０を垂直に立てて、ファイバ端面から液状の大径の細孔用充填剤を流すことにより、大径の細孔１２ａに大径の細孔用充填剤を充填してもよい。この方法は、上述した毛細管現象を利用する方法に比べて好ましい。なぜならば、ファイバ長の長いＰＣＦ１０でも、前記の毛細管現象を利用する場合に比べて、短時間で、大径の細孔１２ａに大径の細孔用充填剤を充填させることができるためである。
【００３４】
以上より、本実施形態においては、ＰＣＦ１０を製造してから、本実施形態におけるＰＣＦ１０の細孔の充填剤を充填する方法を用いて、大径の細孔１２ａ，１２ａにのみ大径の細孔用充填剤を充填する。よって、特許文献１に記載されている製造方法を用いる場合と異なり、ＰＣＦ１０の細孔に軟化温度が石英ガラスの軟化温度と大きく異なる物質をも充填することができる。そのため、充填後のＰＣＦには、気泡が存在することはなく、よって、偏光子、分極反転ファイバを歩留まりよく製造することができる。さらに、特許文献１に記載されている製造方法を用いる場合と異なり、大径の細孔用充填剤の材質は軟化温度が石英ガラスの軟化温度と近い値を示す材質に限定されることはないため、充填後のＰＣＦの用途範囲は拡がる。
【００３５】
また、本実施形態におけるＰＣＦ１０の細孔の充填剤を充填する方法では、ＰＣＦ１０の一端部を加熱溶融すると、上述したように、小径の細孔と大径の細孔とでは封じられる長さは異なる。その結果、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…のみが封じられ大径の細孔１２ａ，１２ａが封じられていない部分１８が形成され、この部分１８をファイバ軸方向に対して垂直に切断することにより、大径の細孔１２ａのみを開口させることができる。以上より、細孔の径の大きさが異なるＰＣＦのファイバ端部を加熱溶融するという非常に簡便な手法により、所望の細孔にのみ充填剤を充填することができる。これによっても、充填後のＰＣＦの用途範囲は拡がる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ＰＣＦ１０の一方のファイバ端部を溶融することにより、ファイバ長手方向に対して、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…は大径の細孔１２ａ，１２ａよりも長く封じられ、その結果、大径の細孔１２ａ，１２ａは小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…よりも長く形成されるとしたが、毛細管現象を利用して細孔封鎖剤を用いて細孔を封じることにより、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…を大径の細孔１２ａ，１２ａよりも長く封じることができる。以下にその手法を示す。
【００３７】
まず、液状の細孔封鎖剤を用意する。次に、ＰＣＦ１０の一方のファイバ端部を、細孔封鎖剤の溶液が入った容器の底面部に平行に配置させて細孔封鎖剤の溶液に浸漬させる。すると、細孔封鎖剤は、大径の細孔１２ａ，１２ａの内壁及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…の内壁をつたって上昇し、それにより、大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…は細孔封鎖剤により充填される。ここで、細孔の径が小さければ小さいほど、細孔封鎖剤はファイバ長手方向に長く充填されるため、図３に示すように、ファイバ長手方向において、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に充填される細孔封鎖剤の長さは、大径の細孔１２ａ，１２ａに充填される細孔封鎖剤の長さよりも長くなる。従って、ファイバ長手方向において、大径の細孔を小径の細孔よりも長く形成することができる。なお、図３の左側に示す図はＰＣＦ１０の端面図であり、図３の右側に示す図はＰＣＦ１０の側面を透視した図である。また、図３に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に細孔封鎖剤が充填されていることを表している。
【００３８】
さらに、本実施形態において、ＰＣＦ１０のファイバ端部を溶融させるとしたが、以下の手法を用いてもよい。すなわち、まず、ファイバ端部以外の部分を溶融させる。次に、溶融させた部分をファイバ軸方向に垂直に切断する。これにより、ファイバ端部を溶融したことと同一の結果が得られる。
【００３９】
また、本実施形態において、充填後のＰＣＦを偏光子、または分極反転ファイバとして利用する場合には、大径の細孔１２ａ，１２ａは、コア１１に隣接し、且つコア１１を挟んで設けられている必要はない。ファイバ横断面においてフォトニッククリスタル構造を形成する細孔のうちの少なくとも一つを大径の細孔とすればよい。
【００４０】
《発明の実施形態２》
実施形態２におけるＰＣＦの細孔の充填方法は、上記実施形態１におけるＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａのみだけでなく小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に対しても充填剤を充填するという点を上記実施形態１のＰＣＦの細孔の充填方法と異にする。以下において、図２、４を用いて、本実施形態におけるＰＣＦの細孔の充填方法を説明する。なお、図４の左側に示す図はＰＣＦ１０の端面図であり、図４の右側に示す図はＰＣＦ１０の側面を透視した図である。また、図４に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ１０の小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に小径の細孔用充填剤が充填されていることを表している。
【００４１】
本実施形態におけるＰＣＦ１０の細孔の充填方法では、まず、大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤を充填する。この充填方法は、上記実施形態１におけるＰＣＦ１０の細孔の充填方法と同一である。そして、大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤を充填した後に、図２（ｃ）に示す小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…が封じられていない部分１９をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図４（ａ）に示すように、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…を開口させる。
【００４２】
次に、図４（ａ）に示す小径の細孔の開口部１１２ｂ，１１２ｂ，…より小径の細孔用充填剤を注入して、小径の細孔用充填剤を小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に充填する。例えば、小径の細孔用充填剤としてアルミニウムを選択すると、充填後のＰＣＦは、大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤を充填することにより偏光子として機能するとともに、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…にアルミニウムを充填することにより分極反転ファイバまたは偏光子及び分極反転ファイバとしても機能する。また、小径の細孔用充填剤として塩化リチウム水溶液を選択すると、充填後のＰＣＦは、大径の細孔１２ａ，１２ａに大径の細孔用充填剤を充填することにより偏光子として機能するとともに、小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に塩化リチウム水溶液を充填することにより分極反転ファイバとしても機能する。なお、このとき、小径の細孔用充填剤を小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…に充填する方法は、上記実施形態１に記載したように限定されない。また、本実施形態において、充填後のＰＣＦとは、大径の細孔に大径の細孔用充填剤が充填され、小径の細孔に小径の細孔用充填剤が充填されたＰＣＦを意味する。
【００４３】
以上より、本実施形態におけるＰＣＦ１０の細孔の充填剤を充填する方法では、大径の細孔１２ａ，１２ａと小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…とに互いに異なる充填剤を充填することができるため、上記実施形態１の場合に比べて、充填後のＰＣＦの用途は更に幅広くなる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、クラッド１３に設けられている細孔は、大径の細孔１２ａ，１２ａ及び小径の細孔１２ｂ，１２ｂ，…であるため、ＰＣＦ１０の細孔に充填する充填剤の種類は２種類であるが、例えば中径の細孔や最大径の細孔、最小径の細孔を設けることにより、ＰＣＦ１０に充填する充填剤の種類を３種類以上とすることができる。それにより、複数の機能を備えたＰＣＦを製造することができる。
【００４５】
《発明の実施形態３》
実施形態３では、上記実施形態１と異なり、ＰＣＦのコアは中空である。以下において、ＰＣＦ２０の構造及びＰＣＦ２０の細孔の充填方法を説明する。
【００４６】
まず、図５を用いて、ＰＣＦ２０の構造を説明する。
【００４７】
ＰＣＦ２０は、図５に示すように、中空のコア２１と、コア２１を覆い、コア２１の長手方向に略平行に延びているクラッド２３とを備えてなる。クラッド２３内部には、径がコア２１の径よりも小さい複数の細孔２２ａ，２２ａ，…が、ＰＣＦ２０の長手方向に延びて、且つフォトニック結晶構造を形成して設けられている。なお、ＰＣＦ２０は、公知の製造方法を用いて製造することができる。
【００４８】
次に、図６を用いて、ＰＣＦ２０のコア２１へのコア用充填剤の充填方法を説明する。なお、図６の左側に示す図はＰＣＦ２０の端面図であり、図６の右側に示す図はＰＣＦ２０の側面を透視した図である。また、図６に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ２０のコア２１にコア用充填剤が充填されていることを表している。
【００４９】
まず、ＰＣＦ２０の一方のファイバ端部を加熱して溶融する。このとき、コア２１の径は各細孔２２ａの径よりも大きいため、上記実施形態１に記載したように、ＰＣＦ２０の一方のファイバ端部を加熱して溶融することにより、コア２１と複数の細孔２２ａ，２２ａ，…とでは封じられる長さは異なる。すなわち、図６（ａ）に示すように、一方のファイバ端部より若干離れた部分において、細孔２２ａ，２２ａ，…のみが封じられコア２１が封じられていない部分２７が形成され、その結果、コア２１が細孔２２ａ，２２ａ，…よりも長く形成されることとなる。
【００５０】
次に、図６（ａ）に示す細孔２２ａ，２２ａ，…のみが封じられコア２１が封じられていない部分２７をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図６（ｂ）に示すように、コア２１を開口させる。
【００５１】
続いて、図６（ｂ）に示すコアの開口部１２１よりコア用充填剤を注入して、コア用充填剤をコア２１に充填する。例えば、コア用充填剤としてテルライトガラスを選択すると、充填後のＰＣＦはレーザ媒体として機能する。また、コア用充填剤としてアルゴンを選択すると、充填後のＰＣＦは高出力フェムト秒のパルスレーザ用のレーザ媒体として機能する。さらに、コア用充填剤としてキセノンを選択すると、充填後のＰＣＦは高出力ソリトンパルスレーザ用のレーザ媒体として機能する。ここで、本実施形態において、充填後のＰＣＦとは、コアにコア用充填剤が充填されたＰＣＦを意味する。
【００５２】
なお、コア２１にコア用充填剤を充填する方法は、限定されない。以下に、コア用充填剤としてテルライトガラスを選択した場合の具体的な手法を示す。
【００５３】
まず、ＰＣＦ２０の長手方向に加熱できる電気炉を用意し、その電気炉にテルライトガラスの粉末を入れて加熱溶融させることにより、液状化させる。次に、径が１１．９μｍの中空のコアを有するＰＣＦを用意し、そのＰＣＦの一端面を液状化させたテルライトガラスに浸漬させる。これにより、テルライトガラスは、コアに充填される。なお、具体的には、電気炉の温度を、例えば、１．５時間かけて室温から８００℃まで上昇させて、その後、２時間８００℃で一定にしてから自然冷却すればよい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、ＰＣＦ２０の一方のファイバ端部を溶融することにより、ファイバ長手方向に対して細孔２２ａ，２２ａ，…をコア２１よりも長く封じるとしたが、上記実施形態１に記す毛細管現象を利用して細孔封鎖剤を用いて細孔を封じる方法により、細孔２２ａ，２２ａ，…をコア２１よりも長く封じてもよい。
【００５５】
《発明の実施形態４》
実施形態４におけるＰＣＦは、上記実施形態３におけるＰＣＦ２０と異なり、ＰＣＦのクラッドには、大径の細孔と小径の細孔とが設けられている。以下において、ＰＣＦ３０の構造及びＰＣＦ３０の細孔の充填方法を説明する。
【００５６】
まず、図７を用いて、ＰＣＦ３０の構造を説明する。
【００５７】
ＰＣＦ３０は、図７に示すように、石英ガラスからなる中空のコア３１と、コア３１を覆い、コア３１の長手方向に略平行に延びているクラッド３３とを備えてなる。クラッド３３内部には、一対の大径の細孔３２ａ，３２ａ及び複数の小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…が、長手方向に延びて、且つフォトニック結晶構造を形成して設けられている。そして、大径の細孔３２ａ，３２ａは、コア３１に隣接して且つコア３１を挟んで設けられている。なお、ファイバ横断面において、コア３１の径は大径の細孔３２ａ，３２ａの径及び小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…の径よりも大きい。また、ＰＣＦ３０は、公知の製造方法を用いて製造することができる。
【００５８】
次に、図８を用いて、ＰＣＦ３０のコア３１へのコア用充填剤の充填方法を説明する。なお、図８の左側に示す図はＰＣＦ３０の端面図であり、図８の右側に示す図はＰＣＦ３０の側面を透視した図である。また、図８に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ３０のコア３１にコア用充填剤が充填されていることを表しており、大径の細孔３２ａ，３２ａ，に大径の細孔用充填剤が充填されていることを表している。      
【００５９】
まず、ＰＣＦ３０の一方のファイバ端部を加熱して溶融する。このとき、一方のファイバ端部において、コア３１、大径の細孔３２ａ，３２ａ及び小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…は封じられ、封止末端が形成される。そして、コア３１の径は大径の細孔３２ａ，３２ａの径及び小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…の径よりも大きいため、上記実施形態１に記載したように、ファイバ長手方向において、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…が最も長く封じられ、大径の細孔３２ａ，３２ａ、コア３１の順に封じられる長さが短くなる。すなわち、図８（ａ）に示すように、ファイバ長手方向において、コア３１が最も長く形成され、大径の細孔３２ａ，３２ａ、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…の順に長さが短くなる。
【００６０】
次に、図８（ａ）に示す大径の細孔３２ａ，３２ａ及び小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…が封じられコア３１が封じられていない部分３７をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図８（ｂ）に示すように、コア３１を開口させる。
【００６１】
続いて、図８（ｃ）に示すコアの開口部１３１よりテルライトガラスを注入して、コア３１にテルライトガラスを充填する。
【００６２】
その後、図８（ｃ）に示すファイバ長手方向において小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…が封じられ大径の細孔３２ａ，３２ａが封じられていない部分３８をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図８（ｄ）に示すように、大径の細孔３２ａ，３２ａを開口させる。
【００６３】
そして、図８（ｄ）に示す大径の細孔の開口部１３２ａ，１３２ａより大径の細孔用充填剤を注入して、大径の細孔３２ａ，３２ａに大径の細孔用充填剤を充填する。例えば、大径の細孔充填剤としてホウ素を選択すると、上記実施形態１及び３に記載したように、充填後のＰＣＦは、コア３１にコア用充填剤を充填することによりレーザ媒体として機能するとともに、大径の細孔３２ａ，３２ａにホウ素を充填することにより偏光子としても機能する。また、大径の細孔充填剤としてアルミニウムを選択すると、上記実施形態１及び３に記載したように、充填後のＰＣＦは、コア３１にコア用充填剤を充填することによりレーザ媒体として機能するとともに、大径の細孔３２ａ，３２ａにアルミニウムを充填することにより偏光子、分極反転ファイバまたは偏光子及び分極反転ファイバとしても機能する。また、大径の細孔用充填剤として塩化リチウム水溶液を選択すると、充填後のＰＣＦは、コア３１にコア用充填剤を充填することによりレーザ媒体として機能するとともに、大径の細孔３２ａ，３２ａに塩化リチウム水溶液を充填することにより分極反転ファイバとしても機能する。ここで、本実施形態において、充填後のＰＣＦとは、コアにコア用充填剤が充填され、大径の細孔に大径の細孔用充填剤が充填されたＰＣＦを意味する。
【００６４】
《発明の実施形態５》
実施形態５におけるＰＣＦの細孔の充填方法は、上記実施形態４におけるＰＣＦ３０のコア３１及び大径の細孔３２ａ，３２ａのみだけでなく小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に対しても充填剤を充填するという点を上記実施形態４のＰＣＦの細孔の充填方法と異にする。以下において、図９を用いて説明する。なお、図９の左側に示す図はＰＣＦ３０の端面図であり、図９の右側に示す図はＰＣＦ３０の側面を透視した図である。また、図９に施しているハッチングは、断面を表しているのではなく、ＰＣＦ３０の小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に小径の細孔用充填剤が充填されていることを表している。
【００６５】
本実施形態におけるＰＣＦ３０の細孔の充填方法では、まず、コア３１にコア用充填剤を充填し、その後、大径の細孔３２ａに大径の細孔用充填剤を充填する。これらの充填方法は、上記実施形態４におけるＰＣＦ３０の細孔の充填方法と同一である。そして、コア３１及び大径の細孔３２ａにコア用充填剤及び大径の細孔用充填剤をそれぞれ充填した後、図８（ｅ）に示すファイバ長手方向において小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…が封じられていない部分３９をファイバ軸方向に対して垂直に切断して、図９（ａ）に示すように、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…を開口させる。
【００６６】
次に、図９（ａ）に示す小径の細孔の開口部１３２ｂ，１３２ｂ，…より小径の細孔用充填剤を注入して、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に小径の細孔用充填剤を充填する。例えば、小径の細孔用充填剤として、樹脂などの石英より屈折率の低い物質を選択すると、コア３１及び大径の細孔３２ａ，３２ａにおける屈折率と小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…における屈折率との差を小さくすることができる。また、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に小径の細孔用充填剤を充填しない場合に比べて、充填後のＰＣＦのファイバ横断面における開口数は小さくなる。以上より、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に樹脂などを充填することにより、ファイバ横断面における屈折率のばらつきが低下し、且つファイバ横断面における開口数が減少するため、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に樹脂などを充填しない場合に比べて、ファイバ端面からの放射光の拡がりを小さくすることができる。すなわち、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に小径の細孔用充填剤を充填しない場合に比べて、充填後のＰＣＦからの放射光の指向性を向上させることができる。
【００６７】
また、小径の細孔用充填剤としてアルミニウムを選択すると、充填後のＰＣＦは、コア３１にコア用充填剤を充填し、大径の細孔３２ａ，３２ａに大径の細孔用充填剤を充填することにより、レーザ媒体及び偏光子として機能するとともに、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…にアルミニウムを充填することにより、分極反転ファイバとしても機能する。また、小径の細孔用充填剤として塩化リチウム水溶液を選択すると、充填後のＰＣＦは、コア３１にコア用充填剤を充填し、大径の細孔３２ａ，３２ａに大径の細孔用充填剤を充填することにより、レーザ媒体及び偏光子として機能するとともに、小径の細孔３２ｂ，３２ｂ，…に塩化リチウム水溶液を充填することにより、分極反転ファイバとしても機能する。ここで、本実施形態において、充填後のＰＣＦとは、コアにコア用充填剤が充填され、大径の細孔に大径の細孔用充填剤が充填され、小径の細孔に小径の細孔用充填剤が充填されたＰＣＦを意味する。
【００６８】
《その他の実施形態》
上記実施形態１から５において、細孔に充填剤を充填する光ファイバをＰＣＦとしたが、ＰＣＦに限定されることはない。細孔が設けられている光ファイバであれば、細孔に充填剤を充填することができ、充填後の光ファイバを偏光子、分極反転ファイバ、レーザ媒体などに用いることができる。
【００６９】
上記実施形態１、２、４、５において、大径の細孔用充填剤及び小径の細孔用充填剤として、ホウ素、アルミニウム及び塩化リチウム水溶液を挙げたが、これらに限定されることはない。充填後のＰＣＦを偏波保持ＰＣＦとして利用するためには、大径の細孔用充填剤として残留応力が大きい材質を選択すればよく、充填後のＰＣＦを偏光子、分極反転ファイバまたは偏光子及び分極反転ファイバとして利用するためには、大径の細孔用充填剤として光減衰性及び導電性の大きい材質を選択すればよく、充填後のＰＣＦを分極反転ファイバとして利用するためには、大径の細孔用充填剤として導電性の大きい材質を選択すればよい。
【００７０】
上記実施形態３、４、５において、コア用充填剤としてテルライトガラス、アルゴン及びキセノンを挙げたが、これらに限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明は、ＰＣＦの細孔に充填剤を充填する場合、特に、偏光子、分極反転ファイバ、レーザ媒体などを製造する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施の形態１にかかるＰＣＦ１０の構造を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかるＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａへの充填剤の充填方法を示す図である。
【図３】実施の形態１におけるＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａへの充填剤の充填方法の他の例を示す図である。
【図４】実施の形態２におけるＰＣＦ１０の大径の細孔１２ａへの充填剤の充填方法を示す図である。
【図５】実施の形態３におけるＰＣＦ２０の構造を示す図である。
【図６】実施の形態３におけるＰＣＦ２０のコア２１への充填剤の充填方法を示す図である。
【図７】実施の形態４におけるＰＣＦ３０の構造を示す図である。
【図８】実施の形態４におけるＰＣＦ３０のコア３１及び大径の細孔３２ａへの充填剤の充填方法を示す図である。
【図９】実施の形態５におけるＰＣＦ３０の小径の細孔３２ｂへの充填剤の充填方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０、２０、３０    ＰＣＦ
１１、２１、３１    コア
１２ａ、３２ａ    大径の細孔
１２ｂ、３２ｂ    小径の細孔
１３、２３、３３    クラッド
２２ａ    細孔
１１２ａ、１３２ａ    大径の細孔の開口部
１１２ｂ、１３２ｂ    小径の細孔の開口部
１２１    コアの開口部
１２２ａ    細孔の開口部
【図１】
2005326582.tif 000003
【図２】
2005326582.tif 000004
【図３】
2005326582.tif 000005
【図４】
2005326582.tif 000006
【図５】
2005326582.tif 000007
【図６】
2005326582.tif 000008
【図７】
2005326582.tif 000009
【図８】
2005326582.tif 000010
【図９】
2005326582.tif 000011